[发明专利]乳化剂共混物

说明书

发明背景

发明领域

本文中公开的实施方案总体涉及在井眼作业中使用的乳化剂。具体而言，本文中公开的实施方案总体涉及水包油乳液的形成。

背景技术

在井眼的钻进过程中，为了各种功能，通常在井中使用各种流体。流体可以通过钻杆和钻头循环进入井眼中，然后可以接着向上流动通过井眼至地表。在此循环的过程中，钻井液可以起到下列作用：将钻进岩屑从孔底移至地表，当循环中断时悬浮岩屑和加重材料，控制地下压力，保持井眼的完整性直至井部分被下套管和注水泥，通过提供足够的静水压力将流体与地层分离以防止地层流体进入井眼中，冷却和润滑钻柱和钻头，和/或将钻速最大化。

在大部分旋转钻井程序中，钻井液采取“泥浆”即其中悬浮有固体的液体的形式。固体起到赋予钻井液所需流变性质的功能，还起到增加其密度以提供在井底的合适静水压力的作用。钻井泥浆可以是水基的或油基的泥浆。

要在钻井应用中使用的钻井液种类的选择涉及钻井液在具体应用中的良好和不利特性的小心平衡以及要钻进的井的类型。选择油基钻井液，也称为油基泥浆的主要益处包括：孔稳定性，特别在页岩底层中；形成比用水基泥浆得到的滤饼更薄的滤饼；钻柱和井下工具的优异润滑；和在没有孔的碎落或扩大的情况下穿透盐床；以及本领域技术人员应当已知的其它益处。尽管使用油基泥浆的许多优点，但它们具有一些缺点，包括高的初始和运行成本，以及环境担忧。

油基泥浆典型地含有一些水，或者来自钻井液自身的配方，或水可以被有意加入以影响钻井液或泥浆的性质。在也称为反相乳液的这种油包水型乳液中，使用乳化剂稳定乳液。通常，反相乳液可以含有水溶性和油溶性乳化剂。这样的乳化剂的典型实例包括多价金属皂、脂肪酸和脂肪酸皂，以及本领域普通技术人员应当已知的其它类似的合适化合物。

因此，因为油性和非油性流体均用于配制井眼液，所以存在对于开发乳化剂的持续需要，所述乳化剂可以用于将一种流体在另一种类型的流体中作为不连续相稳定。

发明概述

在一个方面中，本文中公开的实施方案涉及一种水包油乳液，其包括盐水连续相，和由乳化剂共混物稳定的油性不连续相，所述乳化剂共混物包含：HLB大于11的乳化剂；和两性向化物(amphoteric chemotrope)。

在另个一方面中，本文中公开的实施方案涉及一种乳化剂共混物，所述乳化剂共混物包含HLB大于11的乳化剂；和两性向化物。

在又另一个方面中，本文中公开的实施方案涉及进行井下作业的方法，所述方法包括：将包含乳化剂共混物的井眼液泵送至井眼中，所述乳化剂共混物包含：HLB大于11的乳化剂；和两性向化物。

本发明的其它方面和优点将从以下描述和后附权利要求中变得明显。

详细描述

在一个方面中，本文中公开的实施方案涉及用于形成水包油乳液的乳化剂共混物。具体而言，本文中公开的实施方案涉及乳化剂共混物用于在连续水相中包括盐时形成水包油乳液的用途。乳化流体可以由几种组分构成，包括乳化剂、两性向化物，和任选的互溶剂。前两种组分的组合可以允许油性流体进入盐水中的乳液的稳定。

术语“水包油乳液”是指其中连续相是水相而不连续相是油的乳液，所述不连续相分散于连续相中。当在不使用稳定乳化剂的情况下将两种不相混的流体(水性和油性)混合时，尽管可以将一种流体在另一种中初始分散或乳化，但是例如归因于形成的乳液的不稳定性，在一段时期之后，不连续的分散流体小滴聚结或絮凝。因此，为了稳定乳液，可以使用乳化剂。乳液是变成油包水乳液还是水包油乳液取决于两相的体积分数，还取决于乳化剂的种类。

通常，Bancroft规则应用于乳液的行为：乳化剂和乳化粒子趋于促进它们在其中并不非常良好地溶解的相的分散；例如，在水中溶解比在油中更好的化合物趋于形成水包油乳液(即，它们促进油滴在整个水的连续相中分散)。乳化剂通常是两亲性的。也就是说，它们同时具有亲水性部分和疏水性部分。与亲油性非极性基团的化学性和强度相比的亲水性极性基团的化学性和强度决定乳液是形成为水包油乳液还是油包水乳液。具体而言，乳化剂可以基于它们的HLB值评价。术语“HLB”(亲水性亲油性平衡)是指表面活性分子的极性基团的亲水性与同一分子的亲油性部分的疏水性的比率。通常，为了形成水包油乳液，具有高HLB例如高于11的HLB的乳化剂(或乳化剂的混合物)可以是适宜的。在具体的实施方案中，乳化剂的HLB值可以在11至16的范围内。